Space Shuttle

Решил попробовать освещать крупные происшествия и катастрофы, в основном 20 века, о которых, возможно, мало кто слышал.

Первый пост я посвятил катастрофе Спейс Шаттла "Челленджер", произошедшей 28 января 1986 года. По сей день она является одной из крупнейших за все время освоения космоса.

Для начала пару слов о самом шаттле. "Челленджер" был вторым из шести построенных США космических кораблей по программе Space Shuttle. Всего на нем было выполнено 9 успешных полетов и проведено в космосе в общей сложности 62 суток.

Не буду вдаваться в подробности насчёт экипажа корабля, т.к. эти имена забудутся в тот же момент, в который и прочитаются, лишь упомяну, что на борту была учительница из Бостона, победившая в конкурсе "Учитель в космосе", в ходе которого планировалось провести уроки школьникам в орбиты Земли.
Ну это так, интересный факт:)

Теперь перейдем к трагическому дню десятого полета "Челленджера" в космос.
28 января 1986 года в 11.38.00 были включены и заработали двигатели твердотопливных ускорителей и шаттл покинул космический центр имени Джона Кеннеди. Спустя 0.678 секунды после старта из основного правого ускорителя стал вырываться серый дым, что продлилось около 3 секунд. Позднее было выяснено, что выбросы дыма были вызваны разгерметизацией соединения секций ускорителя от ударной нагрузки во время пуска двигателей. Соединение выгнулось внутрь, ослабив крепление и открыв путь разогретым до 2760 °C газам наружу. Подобное случалось и раньше, однако в прошлом основное уплотнительное кольцо ударом выбивалось из своего гнезда и плотно прижималось к стенкам, обеспечивая надёжную изоляцию на время работы ускорителя. Однако в этот раз из-за низкой температуры основное уплотнительное кольцо стало твёрже и потеряло эластичность, из-за чего не смогло вовремя сформировать изоляцию. 

Образовалась утечка горячих газов, которые буквально испарили кольца в месте крепления к внешнему баку. Начиная с 37-й секунды после старта и в течение 27 секунд шаттл испытал влияние нескольких порывов бокового ветра. На 58-й секунде полёта на высоте более 10 км корабль испытал сильнейшее воздействие порыва бокового ветра, который отклонил его от курса на 2 градуса. Это выбило пробку из окислов, и горячие газы начали прожигать отверстие в стенке.
Спустя 58 секунд после старта камера наблюдения зафиксировала шлейф пламени, вырывающийся у основания правого ускорителя. Давление в ускорителе начало падать, что было зафиксировано приборами. Спустя 60 секунд после старта струя газов начала бить во внешний топливный бак. На 64 секунде полёта зафиксировала изменение формы выброса пламени, что свидетельствовало о том, что из внешнего бака начал вытекать жидкий водород. На 66 секунде начало падать давление во внешнем топливном баке. 
Удивительно, но катастрофические изменения в работе двигателей не были замечены ни экипажем, ни наземным контролем.

На 72 секунде правый ускоритель оторвался от крепления у основания топливного бака, а на 73 секунде оболочка кормового бака с жидким водородом была нарушена, из-за чего он сошёл с креплений и с силой ударился о бак с жидким кислородом. Одновременно правый ускоритель провернулся по верхнему креплению и пробил носовой частью оболочку внешнего топливного бака. Внешний бак разрушился, высвободившийся кислород и водород смешались и сдетонировали.

Разрушение началось на 73,162 секунды полёта на высоте около 15 километров. После разрушения внешнего бака при не отделившихся и всё ещё работающих ускорителях «Челленджер» испытал перегрузку в 4 раза сильнее предусмотренной и был буквально разорван на части. Ускорители наконец отделились от основания разрушенного бака и некоторое время продолжали неконтролируемый полёт вокруг разрушившегося "Челленджера", пока не были уничтожены по команде с Земли из соображений безопасности.
Герметичная кабина экипажа шаттла уцелела и продолжала движение по баллистической траектории. Её выход из облака газов и обломков камера зафиксировала на 75 секунде на высоте 20 километров. По крайней мере три астронавта были живы в момент падения и некоторое время были в сознании, так как у них были включены персональные приборы подачи воздуха.

Кабина ударилась о поверхность Атлантического океана на скорости около 333 км/ч с перегрузкой в 40 раз выше допустимой, не оставив 7 членам экипажа «Челленджера» никаких шансов на спасение.

Если вы дочитали до конца(о, Господи, никто до сюда не дочитает), то если вам не сложно, можете поделиться своим мнением об идее таких статей на постоянной основе. Также принимаю адекватную критику насчёт статьи, вопросы и дискуссии в комментах:)
Вск материалы взяты из открытых источников.

Когда речь заходит (нечасто это бывает, но всё же) про мощнейшие ракетные двигатели, то некоторые люди вспоминают про американский F-1, устанавливавшийся на "Сатурн-5", другие — про советский РД-170, крепящийся к "Энергии", а кто-то и вовсе ничего не вспомнит. И "Сатурн", и "Энергия" — это 2 сверхтяжёлые ракеты, причём первая являлась лидером по выносимой полезной нагрузке, хотя РД-170 несколько мощнее F-1.

Однако двигатель твердотопливного бокового ускорителя "Спейс Шаттла" оставляет своих конкурентов далеко позади.

Для наглядности вот вам картинка:

Краткая анатомия "Шаттла". Упрощённо вся система состоит из 4-х элементов. Топливный бак содержит топливо и окислитель для работы трёх главных (маршевых) двигателей, расположенных в нижней части орбитера — ракетоплана, в котором находится полезная нагрузка и экипаж. К баку, помимо космического корабля, крепятся два ускорителя. Длина "Шаттла" составляет 56 метров. При первом запуске топливный бак был выкрашен в белый цвет, однако в последующих пусках его красить не стали — и так сойдёт в целях снижения массы системы и экономии денег. Так он приобрёл свой фирменный оранжевый цвет.

Так вот, именно двигатель, располагающийся в боковом бустере, и является самым мощным когда-либо созданным, развивавший тягу в 12,5 меганьютон! Для 99% людей это число, вероятно, ничего не значит. Для меня тоже. Поэтому погуглив, я стал писать пост дальше.

Тяга двигателя выражается в ньютонах. Если движок выдает 1 ньютон, то он способен придать объекту массой в 1 кг ускорение в 1 м/с^2. Снова сложности, снова гуглим, что такое ускорение.

Ускорение в 1 м/с^2 означает, что за каждую секунду скорость объекта будет увеличиваться на 1 м/с. То есть взяли литровую бутылку с водой (она имеет массу как раз в 1 кг), нацепили на неё двигатель, и она через секунду будет двигаться со скоростью 1 м/с, в следующую секунду 2 м/с, ещё через секунду — 3 м/с ну и так далее.

Таким образом, один бустер способен сдвинуть с места объект массой 12500 тонн! Да и не просто сдвинуть, а ещё и увеличивать его скорость на 1 м/с каждую секунду. 2 бустера обеспечивают уже 25,5 меганьютон тяги.

126 полёт "Шаттла". Астронавты летят ремонтировать телескоп "Хаббл". Стартовая масса всей системы около 2000 тонн. Всё это с лёгкостью поднимается двумя ускорителями. Вклад маршевых двигателей орбитера в общую тягу на данном этапе незначителен — всего около 5,3 меганьютон (по ~1,8 МН на каждый двигатель).

5 двигателей (2 бустера + 3 на ракетоплане) суммарно на старте выдают невероятные 31 меганьютон тяги — это даже больше, чем у 27-двигательной Falcon Heavy. Причём более 80% тяги обеспечивают двигатели боковых ускорителей.

Сочетание в одной системе и жидкостных (собственные двигатели орбитера; на гифке по центру), и твердотопливных движков, создаёт некоторые особенности старта. Первыми запускаются двигатели космического корабля. И только когда будет получен ответ о штатной их работе, тогда включатся боковые ускорители. Такая последовательность исходит из особенностей твердотопливных двигателей — после зажигания их невозможно выключить.

Несмотря на столь мощную двигательную установку, по грузоподъёмности "Шаттл" очень серьёзно проигрывал пятому "Сатурну" и "Энергии". Первая закидывала на орбиту аж 140 тонн (5 двигателей F-1 развивали на старте 33,5 МН тяги), вторая — около 100 тонн (4 двигателя РД-170 на старте давали 28,8 МН).

"Шаттл" же вывозил около 25 тонн. Вообще, его грузоподъёмность составляла около 90 тонн. Но в эти числа входит также масса космического корабля — где-то 68 тонн. "Шаттл", в отличие от "Энергии-Бурана", не может летать без орбитера, так как он является неотъемлемой частью ракеты. А "Энергия" вполне себе могла летать без Бурана, так как являлась полностью самостоятельной системой.

Отработанные бустеры отделялись на высоте 45 километров и на парашютах спускались в океан, где их подбирала специальная поисковая группа. Затем они доставлялись на завод-изготовитель для ремонта в целях повторного использования.